[发明专利]改进型马尔科夫链蒙特卡洛二维岩石切片重构方法及系统

说明书

本发明公开了一种改进型马尔科夫链蒙特卡洛二维岩石切片重构方法及系统，对于岩石切片电镜扫描图像，计算其孔隙度；确定要用到的邻域系统及各邻域系统不同组合对应的条件概率；在偶数行从右向左迭代求值，奇数行从左向右迭代求值，每行的第一个和最后一个像素点由它的上一行的同列像素点通过竖向二邻域求得，得到重构路径；根据岩石切片图像表现出的各向异性的特征，考虑到条件概率也存在各向异性，故沿着重构路径，扫描二值化图像各方向的条件概率；利用蒙特卡洛计算赋值，得到重构图像。本发明使条件概率扫描方向与重构路径相匹配，并选取随机数重构图像，把各方向的影响作用均衡化，表征各向异性的同时提高重构图像与原图的变差函数的拟合度。

技术领域

本发明属于计算机图像处理技术领域，涉及一种改进型马尔科夫链蒙特卡洛二维岩石切片重构方法及系统。

背景技术

图像重构因高便利和低成本广泛应用于医学、地质等各领域，其目的是对未知区域进行特征预判和结构分析。为了使重构图像的特性更贴合实际，选择合适的成像方法是影响重构效果的直接因素。

现有技术中，Kejian Wu的文章“An Efficient Markov Chain Model for theSimulation of Heterogeneous Soil Structure”对MCMC方法进行了系统的阐述，利用马尔科夫链的思想，选取合适的邻域系统从某一固定方向遍历扫描岩石电镜切片图像，对其分布规律进行统计分析得条件概率，再利用蒙特卡洛算法，求取随机数解决计算问题，通过变差函数的拟合来判断重构结果的优劣。但是，路径会在重构过程中不断变换方向，而且为了让结果更贴合原图，会为条件概率设置权重，直接改变了统计信息，并且变差函数的拟合效果无法定量判断。因此，在岩石图像的各向异性普遍存在的情况下，本发明提到的改进方法更合理。

发明内容

针对现有技术中的缺陷和不足，本发明提供了一种改进型马尔科夫链蒙特卡洛二维岩石切片重构方法及系统，目的是针对岩石图像的各向异性这一广泛存在的特征，以及目前现有的技术未考虑由这一特性导致的条件概率也存在各向异性的问题。

为达到上述目的，本发明采取如下的技术方案：

一种改进型马尔科夫链蒙特卡洛二维岩石切片重构方法，包括以下步骤：

步骤一，对原图进行二值化，计算孔隙度：

针对大小为m*n的原图，通过最大类间方差求得图像的阈值，根据阈值将原图二值化，统计不同像素值像素点总数，计算孔隙度如下：

二值化图像中像素值为0的代表骨架，像素值为1的代表孔隙；上式中，num₁是像素值为1的像素点的总个数，num₀是像素值为0的像素点的总个数；

步骤二：确定邻域系统和条件概率计算公式：

在步骤一得到的二值化图像基础上确定要用到的邻域系统，列出邻域系统所有可能出现的组合，并求每个组合条件下当前所求像素点分别为0或1的概率；条件概率计算公式为：

该邻域条件下所求像素点为0的概率：

该邻域条件下所求像素点为1的概率：

上式中，N是领域系统中的某个组合，x_r是该组合中的像素点，x_(i,j)是当前所求像素点，num_r→0是在该组合条件下x_(i,j)为0的次数，num_r→1是x_(i,j)为1的次数；

步骤三：确定重构路径及条件概率扫描方向：